Electroencefalografía (EEG) M. C. JOSE IVAN MARTINEZ RIVERA

EEG Exploración neurofisiológica que se basa en el registro de la actividad bioeléctrica cerebral en condiciones basales de reposo, en vigilia o sueño, y durante diversas activaciones (habitualmente hiperventilación y fotoestimulación).

Breve Historia Richard Caton (1842-1926), un médico de Liverpool, presentó en 1875 sus hallazgos sobre los fenómenos bioeléctricos en los hemisferios cerebrales de ratones y monos, expuestos por craniectomía. Hans Berger (1873-1941) comenzó sus estudios sobre electroencefalografía en humanos, en 1920.

Información básica La electroencefalografía es una técnica que permite estudiar la actividad cerebral. Por tanto, la utilizamos para conocer mejor el diagnóstico y la localización de su enfermedad, y en muchos casos la intensidad de una posible lesión. De esta forma, podemos orientar a su médico especialista sobre el diagnóstico y tratamiento a seguir.

Actividad cerebral: cerebro Forma parte del sistema nervioso Contiene ap. 10-15.000X106 de neuronas + 90% de las neuronas del cuerpo. Pesa ap. 1,5 Kg Usa el 20% dede oxígeno del cuerpo Tiene una sup. aproximada de 2 m2, y cabe en el cráneo debido a que está doblado/plegado.

Actividad cerebral: cerebro Funciones Multitarea: controla respiración, latidos cardíacos, temperatura. Conducimos un auto mientras conversamos, nos indica si sentimos frío o calor, hambre, o que tenemos tareas pendientes para más tarde Para todo ello, el cerebro tiene partes especializadas, y si hay un daño cerebral, puede verse afectada una o más áreas

Actividad cerebral: cerebro

Neurona => sinapsis, por medio de neurotransmisores

Neuronas Las conexiones entre ellas permiten procesar señales y almacenar memorias Nacemos con la mayor parte de las neuronas que tendremos en toda la vida, por lo que es difícil que el cerebro dañado se recupere, lo que no quiere decir que sea imposible, debido a la plasticidad neuronal

Un neurotransmisor es una molécula en estado de transición, con déficit o superávit de cargas. Este estado de transición le da un tiempo máximo de estabilidad de unas cuantas vibraciones moleculares. El medio por el cual se transmite es la mielina, responsable de la sinapsis neuronal, que conecta con el grupo de receptores dendítricos, descargando en la dendrita específica que admite el neurotransmisor portador de la carga. El paso del neurotransmisor por los axones estimula la creación de mielina, por lo que a mayor cantidad de mielina, menor resistencia a la transmisión y menor uso de recursos.

Origen de la EEG Los fenómenos que ocurren en la sinapsis son de naturaleza química, pero tienen efectos eléctricos laterales que se pueden medir. Una sola neurona no llega a ser apreciable dentro del montón, pero si pensamos en ellas como vectores, lo que medimos es la resultante.

Origen de la EEG Estos efectos eléctricos se pueden medir “in situ” (electrodos de aguja) o en el cuero cabelludo (electrodos superficiales). Obviamente la intensidad de la señal en el último caso es menor, pero tiene la ventaja de ser una técnica no invasiva.

Electrodos de aguja (Electrocorticograma)

Señales EEG superficiales Magnitud: 5 a 300 μV Ancho de banda: 0,5 a 100 Hz (normalmente se utiliza hasta 70 Hz para clínica)

Ubicación de los electrodos La amplitud, fase y frecuencia del EEG dependen de la ubicación del electrodo. La cabeza es mapeada por 4 puntos: Nasion, Inion, Puntos pre-auriculares derecho e izquierdo. Forma 19 electrodos más tierra Los electrodos son puestos midiendo la distancia Nasion-Inion y haciendo puntos en 10%, 20%, 20%, 20%, 20% y 10% a lo largo de su longitud. El vértex, o electrodo CZ, se encuentra ubicado en el punto medio

Protocolo internacional Sistema 10-20

Distribución en cabezal EEG

Electroencefalógrafo Diagrama de bloques Pre (instrumentac) + Amplificación Aislación Electrodos Filtro Señal

Electrodos superficiales Tienen un baño de oro o de plata Necesitan un gel o pasta conductora para mejorar la interfaz Se utilizan distintas pastas conductoras, de acuerdo a la duración del estudio (por ejemplo, para polisomnografía, un estudio que dura toda una noche, se utiliza colodión, el cual tiene mejor funcionamiento mecánico)

Electrodos superficiales Autoadhesivos Gorro - cap

Pre + Amplificación Alta impedancia de entrada, alta relación de rechazo al modo común (RRMC) y bajo ruido Aislación

Filtros Ancho de banda: 0,5 a 100 Hz (70 Hz es lo habitual en clínica) Al menos de segundo orden

Ondas y ritmos EEG - vigilia Alfa: 8 a 13 Hz. 20-60 μV (50 μV promedio), aunque 100-200 μV todavía se considera normal. Beta: >13 Hz (gralmente 18-25 Hz). 5-10 μV, excepcionalmente supera los 30 μV Theta (o Tita, para los moralistas): 4 a 7,5 Hz. Baja amplitud Delta: < 3,5 Hz Mu: 7 a 12 Hz, usualmente 8-10 Hz (también se le llama “alfoide”). 20-60 μV. Trenes de pocos segundos de duración Lambda: Región occipital, relacionadas con actividad visual. Potenciales evocados visuales

Ondas y ritmos EEG - vigilia

Ondas y ritmos EEG - vigilia Ritmo Alfa : Es el ritmo dominante en un electroencefalograma (EEG) normal. Se localiza sobre todo en estructuras occipitales y parietales, siendo más evidentes en condiciones de relax y al cerrar los ojos. Distribución: regiones posteriores (occipitales) de ambos hemisferios, en forma simétrica. Reflexión en regiones parietales y posterior de lóbulos temporales.

Ondas y ritmos EEG - vigilia Ojos abiertos Ojos cerrados Ritmo alfa en regiones posteriores del cerebro

Ondas y ritmos EEG - vigilia Cambios de frecuencia y amplitud del ritmo alfa con la edad

Ondas y ritmos EEG - vigilia Ritmo Beta: Aparece en aproximadamente el 20 % de las personas normales, siendo más evidente si el paciente está sometido a tratamientos con fármacos sedantes. Significado fisiológico: no está claro, pero se supone que tiene relación con la función senso-motora Presente en personas con función cerebral normal: en pacientes en coma es un signo de buen pronóstico

Ondas y ritmos EEG - vigilia Ritmo beta

Ondas y ritmos EEG - vigilia Actividad beta generalizada

Ondas y ritmos EEG - vigilia Actividad beta generalizada, inducida con tratamiento barbitúrico

Ondas y ritmos EEG - vigilia Ritmo Mu: Es el menos frecuente de los ritmos de un registro normal, estando en tan sólo un 10 % de los individuos normales. Localizado en regiones centrales. Se identifica por su morfología típica en “arcos” y por ser suprimido si se mueve la extremidad superior contralateral. Vinculado a los sistemas sensorial y motor, de forma contralateral. Sin relación con lo visual ni con la actividad mental.

Ondas y ritmos EEG - vigilia Ritmo mu

Ondas y ritmos EEG - vigilia Ondas lambda: al realizar movimientos de búsqueda con los ojos (fijarse en los detalles de una habitación, observar diversos elementos de un dibujo, etc.) aparecen deflexiones en regiones occipitales que se denominan ondas lambda. Morfología: son ondas agudas, usualmente bifásicas y de forma triangular. Son similares a los elementos agudos transitorios positivos occipitales que aparecen durante el sueño. Duración: 100-250 ms. Amplitud: en general, baja-mediana amplitud (< 50 μV), pero pueden alcanzar un gran voltaje, pudiendo ser confundidas con ondas patológicas. Distribución: aparecen en regiones occipitales. Siempre van precedidas de un potencial generado por el movimiento ocular, que aparece en regiones anteriores, y que indica la relación entre los movimientos discriminadores de los ojos (o de búsqueda) y las ondas lambda. Relación de fase: aunque en ocasiones estas ondas pueden ser asimétricas, siempre aparecen de un modo sincrónico en los dos hemisferios.

Ondas y ritmos EEG - vigilia Ondas lambda en regiones posteriores (ojos abiertos, efecto de parpadeo)

Arquitectura del sueño 2 fases definidas: REM (Rapid Eyes Movement) o MOR (Movimiento Ocular Rápido) no-REM Ciclo de sueño: se repite un número variable de veces, entre 3 y 7, y la duración de cada ciclo es variable, pero en conjunto dura 70-120’ (60-90’ de sueño no-REM y 15-30’ de sueño REM)

Estadios del sueño Sueño no-REM Fase sin movim oculares rápidos (75-80%) Estadio 1: somnoliencia Estadio 2: sueño superficial Estadio 3: sueño mediano Estadio 4: sueño profundo Sueño REM Fase de movimientos oculares rápidos (20-25%) Sueño paradójico

Incidencia de ondas de las distintas fases del sueño no-REM Estadios del sueño Incidencia de ondas de las distintas fases del sueño no-REM

Estadios del sueño Estadio 1 no-REM. Ondas agudas del vértex (flechas) y ondas agudas positivas occipitales (asteriscos)

Estadio 2 no REM. Husos de sueño (flechas) y complejos K (asteriscos) Estadios del sueño Estadio 2 no REM. Husos de sueño (flechas) y complejos K (asteriscos)

Estadio 3-4 no REM. Ondas lentas de baja frecuencia y gran amplitud Estadios del sueño Estadio 3-4 no REM. Ondas lentas de baja frecuencia y gran amplitud

Estadios del sueño Sueño REM

Hiperventilación Respuesta fisiológica a la hiperventilación. 1. Antes. 2. Un minuto después (theta rítmico con máximo bifrontal). 3. Dos minutos después (theta y delta, máximos bifrontales). 4. Tres minutos después (delta ritmico, máximo bifrontal). 5. Un minuto después de finalizar la hiperventilación (similar a 1).

Estimulación Luminosa Intermitente Respuesta fisiológica a la ELI. Fenómeno de arrastre (potenciales de similar frecuencia que los de la lámpara).

Estimulación Luminosa Intermitente Respuesta fotomiogénica

Polisomnografía

Otras aplicaciones Potenciales evocados

Otras aplicaciones Potenciales evocados auditivos onda I: Nervio auditivo onda II. Núcleo coclear onda III. Complejo olivar superior onda IV. Núcleo ventral del lemnisco lateral onda V Colículo inferior onda VI. Cuerpo geniculado medial.

Otras aplicaciones Potenciales evocados auditivos Potenciales auditivos evocados entre 1 y 1.000 ms y sitios anatómicos correspondientes.

Otras aplicaciones Potenciales evocados auditivos

Otras aplicaciones Potenciales evocados visuales

Otras aplicaciones Mapeo cerebral 2D

Otras aplicaciones Mapeo cerebral 3D

Otras aplicaciones Neurofeedback: es una técnica en la cual entrenamos al cerebro para ayudarlo a mejorar su propio funcionamiento y el del resto de organismo. El incorrecto funcionamiento del cerebro puede observarse a través de un CEEG (Electroencefalograma computado o Mapeo cerebral computado).

Otras aplicaciones BCI (Brain-Computer Interface: Interfaz Cerebro-Computadora) A partir de señales EEG Provee un canal de comunicación entre el cerebro y una computadora El cerebro trabaja por patrones Se identifica la intención a partir de la actividad mental, identificando patrones Distintas técnicas y paradigmas, que requieren mayor o menor entrenamiento por parte del usuario

Otras aplicaciones BCI Áreas de investigación: Mejorar sistema de electrodos Mejorar sistema de comunicación de la señal (inalámbrica, por ej.) Identificación de patrones (matemática compleja) Utilización de elementos portátiles (no es cómodo andar con una PC por todos lados) Accionamiento (uso de computadoras, sillas de ruedas, prótesis electromecánicas, domótica, etc)

Otras aplicaciones BCI

Otras aplicaciones BCI Video1 Video2 Video3